Analysis of Drosophila buzzatii transposable elements

Abstract

Los elementos transponibles son unidades genéticas capaces de insertarse en otras regiones de los genomas en los que habitan y están presentes en casi todas las especies eucariotas estudiadas. El interés del análisis de los elementos transponibles no se debe únicamente a su consideración de parásitos intragenómicos. Los elementos transponibles suponen una enorme fuente de variabilidad para los genomas de sus hospedadores, y son por lo tanto claves para comprender su evolución. En este trabajo hemos abordado el análisis de los elementos transponibles de Drosophila buzzatii desde dos enfoques distintos, el estudio detallado de una única familia de elementos transponibles y el análisis global de todos los elementos presentes en el genoma. El estudio de inversiones cromosómicas en D. buzzatii llevó a la descripción del elemento transponible no autónomo, BuT5, que posteriormente se descubrió como elemento causante de inversiones polimórficas en D. mojavensis y D. uniseta. En este trabajo hemos caracterizado el elemento transponible BuT5 y hemos descrito su elemento maestro. BuT5 se encuentra en 38 especies del grupo de especies de D. repleta. El elemento autónomo que moviliza a BuT5 es un elemento P, del que hemos descrito 3 copias parciales en el genoma secuenciado de D. mojavensis y una copia completa en D. buzzatii. La copia completa y putativamente activa tiene 3386 pares de bases y codifica una transposasa de 822 residuos en siete exones. Por otra parte hemos anotado, clasificado y comparado los elementos transponibles presentes en los genomas de dos cepas de D. buzzatii secuenciadas recientemente con tecnología de nueva generación, y en el de D. mojavensis, la especie filogenéticamente más cercana secuenciada, en este caso mediante tecnología Sanger. Los elementos transponibles representan el 8.43%, el 4.15% y el 15.35% de los ensamblajes de los genomas de D. buzzatii st-1, j-19 y D. mojavensis respectivamente. Adicionalmente hemos detectado un sesgo en el contenido de elementos transponibles de los genomas secuenciados mediante tecnología de nueva generación, comparado con el contenido en los genomas secuenciados con tecnología Sanger. Hemos desarrollado un método basado en la cobertura que nos ha permitido corregir este sesgo en el genoma de D. buzzatii st-1 y contar con estimas mas realistas del contenido en elementos transponibles. Así hemos determinado que el contenido en elementos transponibles en D. buzzatii st-1 es de entre el 10.85% y el 11.16% del genoma. Adicionalmente las estimas nos han permitido inferir que el orden de los Helitrones ha experimentado múltiples ciclos de actividad y que las superfamilias Gypsy y BelPao han sido recientemente activas en D. buzzatii.

Transposable genetic elements are genetic units able to insert themselves in other regions of the genomes they inhabit, and are present in almost all eukaryotes analyzed. The interest of transposable element analysis, it is not only because its consideration as intragenomic parasites. Transposable elements are an enormous source of variability for the genomes of their hosts, and are therefore key to understanding its evolution. In this work we addressed the analysis of Drosophila buzzatii transposable elements from two different approaches, the detailed study of one family of transposable elements and global analysis of all elements present in the genome. The study of chromosomal inversions in D. buzzatii led to the description of the non-autonomous transposable element, BuT5, which was later found to cause polymorphic chromosomal inversions in D. mojavensis and D. uniseta. In this work we have characterized the transposable element BuT5 and we have described its master element. BuT5 is found in 38 species of the group of species D. repleta. The autonomous element that mobilizes BuT5 is a P element, we described three partial copies in the sequenced genome of D. mojavensis and a complete copy in D. buzzatii. The full-length and putatively active copy has 3386 base pairs and encodes a transposase of 822 residues in seven exons. Moreover we have annotated, classified and compared the transposable elements present in the genomes of two strains of D. buzzatii, st-1 and j-19, recently sequenced with next-generation sequencing technology, and in the D. mojavensis, the phylogenetically closest species sequenced, in this case with Sanger technology. Transposable elements make up for 8.43%, the 4.15% and 15.35% of the assemblies of the genomes of D. buzzatii st-1, j-19 and D. mojavensis respectively. Additionally, we have detected a bias in the transposable elements content of genomes sequenced using next-generation sequencing technology, compared with the content in genomes sequenced with Sanger technology. We have developed a method based on the coverage that allowed us to correct this bias in the genome of D. buzzatii st-1 and have more realistic estimates of the content in transposable elements. Using this method we have determined that the transposable element content in D. buzzatii st-1 is between 10.85% and 11.16%. Additionally, the estimates allowed us to infer that the Helitrons order has undergone multiple cycles of activity and that the superfamily Gypsy and BelPao have recently been active in D. buzzatii.